洁净厂房钢平台设计

ccpm1566 · 发表于 2012-11-8 13:56:00

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1 概述
在我国医药行业GMP改造中，轻型门式钢架结构得到了广泛的应用，结构设计人员对此也多有研究和论述，而对于洁净厂房中生产车间的操作平台（如提取、合成车间都有大量的钢平台）却很少关注。除钢平台一般面积较小，构造麻烦，造价低，设计人员不愿投入过多精力研究设计。另一方面，有时设备平台也由设备厂家提供，但设备厂家往往计算是由一些机械行业人员进行设计制作，他们对建筑行业和医药洁净特殊性方面考虑不全面，对洁净厂房的净化工程和后期维护带来麻烦问题。洁净厂房中工作钢平台一般受力简单，也有个别平台受力复杂。单层钢平台有附着式和独立式两种，独立式钢平台便于安装和更新设备，应用较为广泛。通过介绍钢平台结构设计和构造四个方面的问题，使结构设计人员和相关专业人员在具体设计过程中，更合理、经济和有针对性地设计钢平台具有一定的参考意义。
2 作用于平台结构上的荷载
（1）活荷载。一般钢平台可按2.0kN/m2考虑。检修和安装时的堆料活荷载可根据实际情况考虑，一般由工艺专业提出，工作平台上的等效均布活荷载可按《建筑结构荷载规范》（GB50009—2001）第4.2.1条确定；当为双向板时也可参考《工业建筑双向板楼面等效均布活荷载的确定方法》一文中的做法进行计算。在计算过程中，需要引起特别注意的是《建筑结构荷载规范》（GB50009—2001）第4.2.3条的规定：在任何情况下，组合值和频遇值系数不应小于0.7，准永值系数不应小于0.6。
（2）设备荷载。一般由工艺、设备专业提供。对于一般机械动力设备，其动力影响可采用设备荷载乘以动力系数1.1～1.2的方法考虑，也可由工艺，设备专业特别指定。
（3）室外平台尚应考虑风荷载、雪荷载、积灰荷载的作用。部分多层平台或单层平台的楼盖底部带有悬挂吊车或电葫芦时，尚应悬挂荷载。一般吊车样本由工艺专业提供。平台栏杆的顶部水平荷载。一般不宜小于1.0kN/m。
（4）无特殊要求时，通行平台按2.0kN/m2等效均布荷载设计。梯间平台按3.5kN/m2等效均布荷载设计。检修平台一般按4.0kN/m2等效均布荷载设计。
3 钢平台的结构布置
钢平台平面布置往往涉及工艺、水电暖专业的设备和条件限制。如何合理地布置这些设备对平台的平面布置，影响很大。除满足工艺、设备专业的要求外，还应保证通行和操作安全方便，充分利用花纹钢板的允许跨度经济合理布置梁格。
钢平台设备荷载较大时（如设备支撑点荷载大于10kN/m2）应在该处设支承钢梁。
在钢平台布置中，应使结构布置简单，传力明确、直接。在实际设计中，应充分利用花纹钢板允许跨度，布置梁格。平台梁格有以下三种类型。
（1）单向梁格：仅有一个方向梁，适用于设备布置相对规则的平台；梁格宜沿长跨布置，以求得经济实用。
（2）双向梁格：有两种不同体系的梁，即主梁和次梁，多数平台采用这种布置形式。
（3）复式梁格：有三种体系的梁，即主梁、横次梁和纵次梁。应尽量采用较为简单的梁格。
钢平台铺板宜采用钢篦条式花纹平钢板，尤其是铺板通过连接或焊接与钢梁共同工作最为有利。钢平台当长度小于40m时可在平台柱列中间附近设一道交叉柱间支撑，当平台上有较大的动荷载时，除设水平支撑和横梁外，尚应在柱列的对应位置增设一道柱间支撑，使整个平台成为稳定体系，如果受工艺条件限制，无法布置交叉支撑，也可以采用梁柱刚结式或设连续隅撑，解决钢架平面外稳定问题。
4 平台的计算
钢平台结构计算较简单，一般按弹性计算，不考虑塑性变形，其主要计算内容有：
（1）铺板，梁柱的强度和内力，对于直接承受动力荷载的平台梁及其连接，尚应满足疲劳强度的要求。应按《钢结构设计规范》的相关规定进行计算，也可参考《钢结构设计手册》的相关内容。
（2）设置支撑系统后，钢平台稳定性一般能满足要求，不需专门验算。铺板应密铺在梁受压翼缘上，并与其牢固相连，阻止受压翼缘平面外失稳。
（3）平台的钢度验算。①平台柱长细比不应超过150。②平台梁的挠度不应大于L/250。平台板的挠度不大于L/150。③洁净厂房钢平台一般位于室内。柱顶位移限值可按H/150取值。
5 钢平台构造
洁净厂房钢平台周边以及工艺生产要求不准通行的地方应设置防护栏杆，栏杆高度一般不应小于1 050mm，对于较高的平台，其栏杆高度不应小于1 200mm。栏杆由立杆、顶部扶手，中部纵条以及踢脚板等组成，其主要部件宜采用圆钢管材料，供应困难时，也可采用圆钢（圆钢的承载力和刚度较差）。此外，与一般平台不同，一般工业平台手册和参考书中建议用角钢，而洁净厂房中不宜采用角钢，角钢表面积大凹角多，不宜清理干净。
钢梯是平台的主要通行方式。一般洁净厂房平台采用斜梯。受条件限制式平台不常上人操作也可设置直梯。转向钢梯因结构复杂，一般较少采用。钢梯宽度一般采用600～700mm，特殊条件下也可加宽至900~1 200mm。倾斜通常为45°~60°。有空间时宜采用较小倾角。
梁柱及支撑宜采用闭口截面形式，减少外表面和死角。柱宜采用钢管成品H型钢，梁采用H型钢，支撑不宜采用角钢组合截面。当生产对空气净化等级要求比较高时，梁板采用钢板或不锈钢吊顶封闭，柱采用不锈钢皮包裹。